做“真”科研显“实”特种
——访北京交通大学机械与电子控制工程学院张勤俭教授

Do real research, show the real difference——Interview with Mr. ZHANG Qinjian, the Professor of School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, BJTU

本刊记者/Reporter 谭弘颖/TAN Hongying

张勤俭：男，1972年生，教授，硕导。1991-1998年在西安工程大学机械电子工程专业获工学学士、纺织机械专业获工学硕士；1998-2001年在山东大学机械制造及其自动化专业获工学博士；2002-2004年在清华大学精仪系从事博士后研究。2001-2011年在北京市电加工研究所曾任所长助理、北京精密特种加工技术研究中心副主任、电加工研究所微纳加工中心主任、精密拉丝模具制造部主任；2011年至今，转入北京交通大学工作；2011年被评为教授，2013年-2014年在江西理工大学挂职校长助理。

张教授的研究方向为：精密与特种加工技术(超声加工、激光加工、电化学加工、电火花加工等)的机理、工艺与装备，微纳制造技术，再制造技术，虚拟制造技术。已出版著作3部，发表学术论文80余篇，其中SCI收录5篇，EI收录12篇。曾获省部级科学技术奖3项，主持多项国家级和省部级科研课题。2006年荣获“北京市优秀青年知识分子”和“北京市优秀青年工程师”荣誉称号。现任兼职有：中国机械工程学会特种加工分会高能束及其他特种加工技术委员会委员、国家自然科学基金委员会项目评议专家、北京市电加工研究所兼职教授。

“特种”二字，足够醒目，充满神秘。当“特种”遇上“加工”，似乎各种科幻大片中才有的、奇形怪状尽显高大上的机器浮现脑海，各种五颜六色的光、电闪瞎双眼……想象虽然浮夸，但是与实际还是有许多相似之处的。特种加工亦称“非传统加工”和“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形 、改变性能或被镀覆等。

此次本刊记者约访到的是北京交通大学机械与电子控制工程学院张勤俭教授。张教授在历次约访过的主题技术专家中是最年轻的，有别于现今大多数的教授“从学校出去、到学校中来”，张教授的经历亦颇显“特种”。博士毕业后，他一边从事博士后研究一边在北京市电加工研究所工作。十年之后，返回校园。理论与实践——若循环，终而不止。据悉，应用其团队的研究成果，已经累计加工各型号聚晶金刚石复合片36万片、拉丝模具80万只，创造经济效益8亿元，出口创汇8 000多万美元。

新法不竭 前进不止

特种加工技术因为使用的能量不同从而其分类也很广。任何一种新工具也好，新方法也好，它们的涌现，背后都是人类最基本的价值导向：进步，没有最好，只有更好。

张教授认为，从第一次产业革命以来，一直到第二次世界大战以前，在这段150多年的时间里，材料的加工一直仅限于机械切削加工方式，没有特种加工的迫切需求，当然也没有发展特种加工的条件，人们的思想一直还局限在采用传统的用机械能量和切削力来去除多余的金属，以达到加工的要求。直到1943年，前苏联拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、汽化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法。

第二次世界大战后，特别是进入20世纪50年代以来，随着生产发展的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等诸多方向发展，它们所采用的材料越来越难加工，零件形状越来越复杂，加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，对机械制造部门提出了新的要求。如要解决各种难切削材料的加工问题、各种特殊、复杂表面的加工问题、解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。要解决这些工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工很难实现，甚至无法实现，因此人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种历史条件下产生和发展起来的。

上世纪50年代以来，国外工业界通过各种渠道，借助各种能量形式，探寻新的加工途径，相继推出了多种与传统加工方法截然不同的新型的特种加工方法，如电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工以及高能束加工等。

20世纪70年代以来，以激光、电子束、离子束等高能束流为能源的特种加工技术获得了迅速发展和广泛应用。目前以高能束流为能源的特种加工技术和数控精密电加工技术已成为航空产品制造技术群中不可缺少的分支。在难加工材料、复杂型面、精密表面、低刚度零件及模具加工等领域中已成为关键制造技术。

日新月异 更需努力

我国在该领域的发展也很迅速，已有多名科技人员荣获电火花、线切割、超声波、电化学加工等8项国家级发明奖。以电火花加工技术为例，我国电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程，从单轴数控到3轴再到多轴。北京市电加工研究所从上世纪90年代中期与日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机，后来在此基础上又开发了4轴4联动加工机。但是由于我国原有的工业基础薄弱，特种加工设备和整体技术水平与国际先进水平还有一定差距，高档特种加工机床还需要从国外进口，这些都需要我们去努力。

特种加工技术日新月异，比如说在向精密加工方向发展上，有一种叫“微纳制造技术”的。它也是衡量国家尖端制造业水平的重要标志，在张教授的研究方向中，有“基于特种加工的微纳加工技术”。

张教授说，采用传统的机械加工方法也可以实现微纳加工，如采用金刚石超精密加工技术可以加工射电望远镜主镜面，加工精度可以达到0.01 μm，表面粗糙度Ra可以达到0.001 μm，即1 nm。但是多数的微纳加工技术都是由非传统加工技术或特种加工技术衍生而来，我们也可以称之为微纳特种加工技术，例如集成电路精密引线模具的加工都采用超声微纳加工技术，这种模具的最小孔径可以达到0.01 mm，而材料又是天然金刚石，传统的机械加工方法无法实现对其精密加工，而采用超声微纳加工技术，可以达到所需的精度和表面质量。又如电子束微纳加工技术，电子束焊接的焊缝位置精确可控、焊接质量高、速度快，在核、航空、火箭、电子、汽车等工业中可用作精密焊接；而且电子束可在厚度为0.1～6 mm的任何材料的薄片上钻直径为一至几百微米的孔，能获得很大的深径比。

自上而下 研创并举

随着社会的高度发展，对制造的要求也越来越高，特种加工技术的地位也越来越重要。张教授称，为了贯彻落实《中国制造2025》，推进制造强国建设，工信部、发改委、科技部以及财政部下发了关于印发制造业创新中心等5大工程实施指南的通知，其中包括智能制造工程实施指南(2016-2020)。指南中明确提出了智能制造成套装备的集成创新重点，其中一个方向就是微纳加工、电加工与激光特种加工成套装备。应该说我国在该领域与德国、日本等国家的差距还很大。

为了促进我国特种加工技术的发展，张教授认为，首先要做好顶层设计。而我国目前的科研体制是以论文和专利为核心，对于科技成果转化重视不够。很多科研都是“自娱自乐”，科研项目与企业需求相距甚远。目前的科研体制导致重视课题经费数、论文数、专利数，严格地说，不是“科研成果”被束之高阁，而是这些成果本就不是成果，是被高校与教授们命名为成果、用于评职称、申报经费的“伪成果”。古人都知道“天下兴亡，匹夫有责”，作为中国的科技人员应该以促进经济社会发展为己任，聚焦国家需要、人民要求、市场需求，认认真真地做真正的科研。

张教授认为，另外还要区分科研和创新的不同，以发明即时贴闻名世界的3M公司的杰弗里•尼科尔森博士曾经对两者给出明确的定义：“科研是将金钱转换为知识的过程，而创新则是将知识转换为金钱的过程”。因此我们所做的很多创新可能不是真正的创新。因此，我们既要重视科研，又要重视创新，才能真正促进我国特种加工技术的发展，进而促进经济社会的发展。

如果您想发表对本文的看法，请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

161004